为了通过遮挡法实现不同耦合系数π相移光纤光栅制作, 分析了刻制过程中的相移形成原理, 提出通过调整遮挡区长度和π相移周期次数控制π相移光纤光栅耦合系数的方法.采用传输矩阵法对刻制相移光纤光栅过程中的透射谱变化进行仿真计算, 分析了不同光栅条纹可见度下遮挡区长度对相移光纤光栅透射谱的影响.基于不同遮挡区长度进行了相移光纤光栅制作实验, 结果表明：通过调整遮挡区长度和π相移出现次数能够实现对相移光纤光栅耦合系数的有效控制.

基于传输矩阵法和耦合模理论，分析相移光纤光栅的传输函数以及透射谱特性，结果表明相移光纤光栅具有较好的积分特性，并且相移光纤光栅的积分阶数与所插入的相移点数成正比。基于相移光纤光栅一阶积分特性设计出一种光脉冲整形结构，该结构可将高斯型超短光脉冲整形成平顶脉冲或对称三角形光脉冲。通过进一步调整结构中的加权系数，该系统还可输出非对称三角形光脉冲。当输入的高斯型光脉冲的脉宽发生±10%的波动时，仍然可以得到效果较好的平顶脉冲和三角形光脉冲，故所设计的光脉冲整形系统具有较好的稳定性。

根据π相移光纤光栅的温度可调谐原理,使用半导体制冷器(TEC)和制冷片控制π相移光纤光栅的温度,从而改变其中心波长。随着温度升高,π相移光纤光栅的中心波长向长波方向线性漂移,温度从0 ℃变化到95 ℃时,中心波长从1548.921 nm变化到1550.664 nm,波长改变量为1.743 nm,灵敏度约为18.35 pm/℃。为了验证π相移光纤光栅温度调谐的特性,采用与其匹配的高反光纤光栅构成了C波段环形腔光纤激光振荡器,利用π相移光栅的窄带滤波特性实现了窄线宽激光输出,并通过控制π相移光栅的温度实现了输出激光波长的连续调谐。

在光敏性掺铒光纤上制作了45 mm长非对称相移结构光纤光栅, 构成前后向功率输出比大于100∶1的分布反馈光纤激光器.利用一定长度的掺铒光纤吸收有源相移光栅后的剩余泵浦光, 实现了对前向输出激光信号的放大, 并采用OptiSystem软件模拟了掺铒光纤长度与增益的关系.为了保持输出激光的窄线宽和低噪音特性, 利用布喇格波长与激光相同的光纤光栅和光纤环行器构成光窄带滤波器, 对放大后激光信号的ASE噪音进行滤除.研究表明: 所设计的激光器结构充分利用了泵浦光, 在300 mW的(980 nm)泵浦功率下获得了功率为32.5 mW, 线宽为11.5 kHz, 相对强度噪音为－87 dB/Hz的激光输出.

将相移光纤光栅等效为法布里珀罗腔，进行理论分析与仿真，研究了折射率调制深度和光纤有效折射率对相移光纤光栅光谱的影响。在此基础上，分析和研究了相移光纤光栅退火前后光谱的变化规律。结果显示，载氢光纤退火后，由于色芯结构的变化，会导致调制深度和有效折射率分别降低了10-5和10-4数量级。等效腔长增加5%左右，从而使得相移光纤光栅整个光谱和透射窗口往短波方向移动。通过对实验室刻写的相移光纤光栅退火前后的光谱进行拟合，发现实验结果与理论分析基本一致，这对相移光纤光栅的刻写和分布反馈激光器（DFB）的制作有一定的指导意义。

采用传输矩阵法系统研究轴向非均匀应变场下相移光栅光谱特性, 对均匀应变、 线性应变、 二次应变以及三次应变分布下相移光栅反射谱进行仿真, 分析应变分布函数各项系数对反射率、 通透带宽、 透射窗口对应波长以及光谱形状的影响, 并得出规律性结论。 基于不同形状悬臂梁组建应变调谐实验装置, 利用有限元法计算固定于不同形状悬臂梁表面相移光栅栅区应变分布, 结合数值计算结果进行相移光栅应变调谐实验, 研究相移光栅栅区轴向在均匀应变场、 线性应变场以及二次应变场下相移光栅的反射光谱, 实验结果表明在不同应变场下相移光栅反射谱呈现规律性变化, 与仿真结果很好吻合。

提出了一种基于相移光栅（PSG）的多波长掺铒光纤激光器的结构。在该结构中，使用双相移点相移光栅作为波长选择器件，该光栅是在普通布拉格光栅上插入两个相移点而形成的。以980 nm的激光二极管(LD)作为抽运源，通过调整偏振控制器（PC），在室温下得到了稳定的三波长激光输出。通过连续25 min的观察，观测到输出波长的峰值波动范围小于0.6 dB。研究了相移光栅激光器的温度特性，通过设置不同的温度（25 ℃~85 ℃），实现了此类基于相移光栅激光器的微调谐。该掺铒光纤激光器可同时输出多个稳定的波长，因此可应用于多波长干涉测量以及全光通信等领域中。

相移光纤光栅作为一种透射型滤波器，在光通信和传感领域有着广泛的应用。文章介绍了一种基于光纤包层刻蚀技术的新型微结构相移光栅，利用光纤双包层理论分析了包层刻蚀深度和环境折射率对纤芯基模有效折射率的影响，并将谐振理论与传输矩阵法相结合，详细分析了刻蚀深度、刻蚀宽度和刻蚀位置与微结构相移光纤光栅的反射谱之间的关系。

应用传输矩阵法对相移光纤光栅(FBG)的反射光谱特性作了详细的理论分析, 给出了相应的数学模型, 并进行了验证。结果表明, 相移的引入导致光纤光栅反射谱产生分裂, 分裂点波长与相移大小呈线性正比关系并具有周期性；分裂点反射率与相移位置、光栅中心波长之间具有一定的对称性, 且符合双曲正切关系。

Yb-doped phase-shifted fiber Bragg grating (PS-FBG) has been fabricated with phase shift introduced by shielded method. In the fabrication process, the PS-FBG is used as the laser cavity. Whether the introduced phase-shift is π/2 or not is determined by the laser output power. As long as the output power of the laser begins to drop down, the exposure is stopped, and the phase shift is π/2 then. It is necessary to anneal the PS-FBG to stabilize its characteristics, which will reduce the introduced phase-shift. The second exposure of the PS-FBG is needed to restore the π/2 phase shift. A fiber grating laser has been made with the method. When the pump power is 100 mW, the laser output is 25 mW with signal-noise-ratio (SNR) of 60 dB. Within 1 h the output fluctuation of the laser is less than 1%. The laser is always under single-mode operation when the temperature of the fiber grating is tuned between 25 ℃ and 30 ℃.